(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一主面に形成された底部電極と、
前記基板上に形成され、ゾルゲルガラスからなるクラッドと、
前記基板の表面に略平行に前記クラッド中に配置され、Ｙ型に分岐した形状からなる第１のコアと、
前記基板の表面に略平行に前記クラッド中に配置され、Ｙ型に分岐した形状からなる第２のコアと、
前記基板の表面に略平行に前記クラッド中に配置され、前記第１のコアのＹ型に分岐した一方の分岐部分と前記第２のコアのＹ型に分岐した一方の分岐部分との間に接続された第３のコアと、
前記基板の表面に略平行に前記クラッド中に配置され、前記第１のコアのＹ型に分岐した他方の分岐部分と前記第２のコアのＹ型に分岐した他方の分岐部分との間に接続された第４のコアと、
前記基板の法線方向において、前記クラッドの一部を挟んで前記第３のコア上に配置された第１の上部電極と、
前記基板の法線方向において、前記クラッドの一部を挟んで前記第４のコア上に配置された第２の上部電極とを備え、
前記第２のコアは、光の進行方向に垂直な方向の軸に対して前記第１のコアと対称に配置されており、
前記第３および第４のコアの各々は、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する層が前記基板の法線方向から前記第１の屈折率を有する２つの層によって挟み込まれ、かつ、前記２つの層中を伝搬する光が前記第２の屈折率を有する層中へ染み出して重ね合わされて前記２つの層間における前記第２の屈折率を有する層に閉じ込められる構造からなる、光変調器。
【請求項２】
前記第３および第４のコアの各々は、
前記底部電極上に形成され、第１の屈折率を有する第１の薄膜と、
前記第１の薄膜に接して前記第１の薄膜上に形成され、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する第２の薄膜と、
前記第２の薄膜に接して前記第２の薄膜上に形成され、前記第１の屈折率を有する第３の薄膜とを含み、
前記第１の上部電極は、前記クラッドの一部を挟んで前記第３のコアの前記第３の薄膜上に配置されており、
前記第２の上部電極は、前記クラッドの一部を挟んで前記第４のコアの前記第３の薄膜上に配置されている、請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記底部電極と前記第１の上部電極との間の距離および前記底部電極と前記第２の上部電極との間の距離は、各々、１０００ｎｍよりも短い、請求項２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第２の薄膜は、電気光学ポリマからなる、請求項２に記載の光変調器。
【請求項５】
前記第１および第３の薄膜の各々は、ＴｉＯ２からなる、請求項４に記載の光変調器。
【請求項６】
前記第１および第２のコアの各々は、ゾルゲルガラスからなる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項７】
前記第１の上部電極は、前記第２の上部電極に印加される電圧と逆極性の電圧が印加される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光変調器に関し、特に、光を基板に垂直な方向に閉じ込めた光変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に垂直な方向に導波光を遷移させるポリマ光変調器が知られている（非特許文献１）。このポリマ光変調器は、ゾルゲルガラスからなる第１のコアと、ゾルゲルガラスからなるクラッドと、電気光学ポリマからなる第２および第３のコアと、底部電極と、上部電極とを備える。
【０００３】
第１のコアは、クラッド中に配置され、２個のＹ型分岐を有するマッハツェンダー型の導波路構造からなる。底部電極は、マッハツェンダー型の導波路構造において、第１のコアの分岐した２個の導波路に対向して２個の導波路の下側に配置される。
【０００４】
第２のコアは、マッハツェンダー型の導波路構造において、第１のコアの分岐した２個の導波路のうちの一方の導波路に接して一方の導波路上に配置される。
【０００５】
第３のコアは、マッハツェンダー型の導波路構造において、第１のコアの分岐した２個の導波路のうちの他方の導波路に接して他方の導波路上に配置される。
【０００６】
第１の上部電極は、マッハツェンダー型の導波路構造において、第１のコアの分岐した２個の導波路に対向して２個の導波路と第２および第３のコアとの上側に配置される。
【０００７】
そして、第１のコアは、クラッドの屈折率よりも大きい屈折率を有し、第２および第３のコアは、第１のコアの屈折率よりも大きく、かつ、相互に同じ屈折率を有する。
【０００８】
このポリマ変調器においては、導波光が第１のコアの一方端からポリマ変調器に入射すると、導波光は、第１のコアの直線部分を伝搬し、１個目のＹ型分岐によって第１のコアの２個の導波路へ分岐される。その後、導波光は、２個の導波路において、第１のコアから第２および第３のコアへと基板に垂直な方向へ遷移しながら２個の導波路中を伝搬する。
【０００９】
そして、上部電極と底部電極とによって２個の導波路の部分に電圧が印加されていない場合、２個の導波路中を伝搬する２個の導波光は、相互に同じ位相を有し、２個目のＹ分岐の部分で強め合って合成され、第１のコア中を伝搬して出射される。
【００１０】
一方、上部電極と底部電極とによって２個の導波路の部分に電圧が印加されている場合、２個の導波路中を伝搬する２個の導波光は、相互に１８０°だけ異なる位相を有し、２個目のＹ分岐の部分で弱め合って合成される。
【００１１】
このように、従来のポリマ変調器は、マッハツェンダー型の導波路構造において基板に垂直な方向に導波光を遷移させながら光を変調する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Y. Enami, D. Mathine, C.T. DeRose, and R. A. Norwood, “Hybrid cross-linkablepolymer/sol-gel waveguide modulators with 0.65V half wave voltage at 1550nm,” Applied Physics Letters 91, 093505, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、従来のポリマ変調器においては、第２および第３のコアからクラッドへの光の染み出し量が多い。そして、第２および第３のコアの厚みを薄くすると、光の第２および第３のコアへの閉じ込め効果が減少するため、底部電極と上部電極との電極間隔を狭くすることが困難であるという問題がある。
【００１４】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電極間隔を狭くすることが可能な光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明によれば、光変調器は、基板と、底部電極と、クラッドと、第１から第４のコアと、第１および第２の上部電極とを備える。底部電極は、基板の一主面に形成される。クラッドは、基板上に形成され、ゾルゲルガラスからなる。第１のコアは、基板の表面に略平行にクラッド中に配置され、Ｙ型に分岐した形状からなる。第２のコアは、基板の表面に略平行にクラッド中に配置され、Ｙ型に分岐した形状からなる。第３のコアは、基板の表面に略平行にクラッド中に配置され、第１のコアのＹ型に分岐した一方の分岐部分と第２のコアのＹ型に分岐した一方の分岐部分との間に接続される。第４のコアは、基板の表面に略平行にクラッド中に配置され、第１のコアのＹ型に分岐した他方の分岐部分と第２のコアのＹ型に分岐した他方の分岐部分との間に接続される。第１の上部電極は、基板の法線方向において、クラッドの一部を挟んで第３のコア上に配置される。第２の上部電極は、基板の法線方向において、クラッドの一部を挟んで第４のコア上に配置される。そして、第２のコアは、光の進行方向に垂直な方向の軸に対して第１のコアと対称に配置されている。また、第３および第４のコアの各々は、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する層が基板の法線方向から第１の屈折率を有する２つの層によって挟み込まれ、かつ、２つの層中を伝搬する光が第２の屈折率を有する層中へ染み出して重ね合わされて２つの層間における第２の屈折率を有する層に閉じ込められる構造からなる。
【００１６】
好ましくは、第３および第４のコアの各々は、第１から第３の薄膜を含む。第１の薄膜は、底部電極上に形成され、第１の屈折率を有する。第２の薄膜は、第１の薄膜に接して第１の薄膜上に形成され、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する。第３の薄膜は、第２の薄膜に接して第２の薄膜上に形成され、第１の屈折率を有する。第１の上部電極は、クラッドの一部を挟んで第３のコアの第３の薄膜上に配置されている。第２の上部電極は、クラッドの一部を挟んで第４のコアの第３の薄膜上に配置されている。
【００１７】
好ましくは、底部電極と第１の上部電極との間の距離および底部電極と第２の上部電極との間の距離は、各々、１０００ｎｍよりも短い。
【００１８】
好ましくは、第２の薄膜は、電気光学ポリマからなる。
【００１９】
好ましくは、第１および第３の薄膜の各々は、ＴｉＯ２からなる。
【００２０】
好ましくは、第１および第２のコアの各々は、ゾルゲルガラスからなる。
【００２１】
好ましくは、第１の上部電極は、第２の上部電極に印加される電圧と逆極性の電圧が印加される。
【発明の効果】
【００２２】
この発明による光変調器においては、電圧が印加される第３および第４のコアの各々は、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する層が基板の法線方向から第１の屈折率を有する２つの層によって挟み込まれ、かつ、光が２つの層間に閉じ込められる構造からなる。その結果、第１の屈折率を有する層の膜厚と第２の屈折率を有する層の膜厚とを薄膜化しても光が２つの層間に閉じ込められる。
【００２３】
したがって、この発明によれば、底部電極と第１および第２の上部電極との電極間隔を狭くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態による光変調器の斜視図である。
【図２】図１に示すＡ方向から見たコアの平面図である。
【図３】図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における光変調器の断面図である。
【図４】図１に示すＢ方向から見たコアの側面図である。
【図５】図１に示す光変調器の製造方法を説明するための第１の工程図である。
【図６】図１に示す光変調器の製造方法を説明するための第２の工程図である。
【図７】図１に示す光変調器の製造方法を説明するための第３の工程図である。
【図８】図１に示す光変調器の製造方法を説明するための第４の工程図である。
【図９】図６に示す工程（ｆ）の詳細な工程を説明するための第１のサブ工程図である。
【図１０】図６に示す工程（ｆ）の詳細な工程を説明するための第２のサブ工程図である。
【図１１】図６に示す工程（ｆ）の詳細な工程を説明するための第３のサブ工程図である。
【図１２】光変調器の動作を説明するための模式図である。
【図１３】コアの近傍の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態による光変調器の斜視図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による光変調器１０は、基板１と、電極２，５，６と、クラッド３と、コア４とを備える。
【００２７】
光変調器１０は、略長方形の平面形状を有する。基板１は、シリコン基板１１と、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜１２とからなる。ＳｉＯ２膜１２は、６μｍの厚みを有し、シリコン基板１１の一主面に形成される。
【００２８】
電極２は、たとえば、チタン（Ｔｉ）／金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ）の多層膜からなり、基板１のＳｉＯ２膜１２上に形成される。そして、２つのＴｉ膜の各々は、１２．５ｎｍの厚みを有し、Ａｕは、１００ｎｍの厚みを有する。したがって、電極２は、全体で１２５ｎｍの厚みを有する。このように、電極２をＴｉとＡｕとの多層膜によって構成することによって、電極２とＳｉＯ２膜１２との接着性を向上させることができる。
【００２９】
クラッド３は、たとえば、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（ＭＡＰＴＭＳ：Ｍｅｔｈａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙ  ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を主成分とするゾルゲルガラスからなり、電極２上に形成される。そして、クラッド３は、１５５０ｎｍの波長に対して１．４８７の屈折率を有する。
【００３０】
コア４は、たとえば、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ−ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）とクロモフォアを主成分とする電気光学ポリマと、ゾルゲルＴｉＯ２とからなり、クラッド３中において光変調器１０の長さ方向ＤＲ１に沿って基板１に略平行に配置される。
【００３１】
そして、コア４は、４μｍの幅を有する。また、コア４は、端面４Ａがクラッド３の端面３Ａに一致し、端面４Ｂがクラッド３の端面３Ｂに一致する。
【００３２】
電極５は、たとえば、Ａｕからなり、クラッド３の一部（図３中のゾルゲルガラス４２５）を挟んでコア４の一部の上に配置される。電極６は、たとえば、Ａｕからなり、クラッド３の一部（図３中のゾルゲルガラス４３５）を介してコア４の他の一部の上に配置される。
【００３３】
図２は、図１に示すＡ方向から見たコア４の平面図である。図２を参照して、コア４は、コア４１〜４４からなる。コア４１，４４の各々は、Ｙ型に分岐した平面形状からなる。そして、コア４１，４４の各々は、ＴｉＯ２からなる。例えばゾルゲル法によりＴｉＯ２膜を作成することができ、そのようなゾルゲルＴｉＯ２は、例えば２．１の屈折率を有する。
【００３４】
コア４４は、光の進行方向（すなわち、光変調器１０の長さ方向ＤＲ１）に垂直な方向の軸ＡＸに対してコア４１と対称に配置される。
【００３５】
コア４２は、直線形状からなり、コア４１のＹ型に分岐した一方の分岐部分４１１と、コア４４のＹ型に分岐した一方の分岐部分４４１とに接続される。
【００３６】
コア４３は、直線形状からなり、コア４１のＹ型に分岐した他方の分岐部分４１２と、コア４４のＹ型に分岐した他方の分岐部分４４２とに接続される。
【００３７】
このように、コア４は、マッハツェンダ型の導波路からなる。
【００３８】
図３は、図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における光変調器１０の断面図である。図３を参照して、電極２は、基板１のＳｉＯ２膜１２に接してＳｉＯ２膜１２上に配置される。
【００３９】
コア４２は、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４と、ポリマ薄膜４２３とからなる。
【００４０】
ゾルゲルガラス４２１は、クラッド３の一部からなり、電極２に接して電極２上に形成される。ゾルゲルＴｉＯ２４２２は、２．１の屈折率を有し、ゾルゲルガラス４２１に接してゾルゲルガラス４２１上に形成される。ポリマ薄膜４２３は、１．６の屈折率を有し、ゾルゲルＴｉＯ２４２２に接してゾルゲルＴｉＯ２４２２上に形成される。そして、ポリマ薄膜４２３は、ＰＭＭＡとクロモフォアを主成分とする電気光学ポリマからなる。
【００４１】
ゾルゲルＴｉＯ２４２４は、２．１の屈折率を有し、ポリマ薄膜４２３に接してポリマ薄膜４２３上に形成される。ゾルゲルガラス４２５は、クラッド３の一部からなり、ゾルゲルＴｉＯ２４２４に接してゾルゲルＴｉＯ２４２４上に形成される。
【００４２】
ゾルゲルガラス４２１の膜厚は、１７５ｎｍであり、ゾルゲルＴｉＯ２４２２の膜厚は、５０ｎｍであり、ポリマ薄膜４２３の膜厚は、５０ｎｍであり、ゾルゲルＴｉＯ２４２４の膜厚は、５０ｎｍであり、ゾルゲルガラス４２５の膜厚は、２００ｎｍである。
【００４３】
そして、ゾルゲルＴｉＯ２４２２、ポリマ薄膜４２３、およびゾルゲルＴｉＯ２４２４の幅は、４μｍである。
【００４４】
コア４３は、ゾルゲルＴｉＯ２４３２，４３４と、ポリマ薄膜４３３とからなる。
【００４５】
ゾルゲルガラス４３１は、クラッド３の一部からなり、電極２に接して電極２上に形成される。ゾルゲルＴｉＯ２４３２は、２．１の屈折率を有し、ゾルゲルガラス４３１に接してゾルゲルガラス４３１上に形成される。ポリマ薄膜４３３は、１．６の屈折率を有し、ゾルゲルＴｉＯ２４３２に接してゾルゲルＴｉＯ２４３２上に形成される。そして、ポリマ薄膜４３３は、ＰＭＭＡを主成分とする電気光学ポリマからなる。
【００４６】
ゾルゲルＴｉＯ２４３４は、２．１の屈折率を有し、ポリマ薄膜４３３に接してポリマ薄膜４３３上に形成される。ゾルゲルガラス４３５は、クラッド３の一部からなり、ゾルゲルＴｉＯ２４３４に接してゾルゲルＴｉＯ２４３４上に形成される。
【００４７】
ゾルゲルガラス４３１の膜厚は、１７５ｎｍであり、ゾルゲルＴｉＯ２４３２の膜厚は、５０ｎｍであり、ポリマ薄膜４３３の膜厚は、５０ｎｍであり、ゾルゲルＴｉＯ２４３４の膜厚は、５０ｎｍであり、ゾルゲルガラス４３５の膜厚は、２００ｎｍである。
【００４８】
そして、ゾルゲルＴｉＯ２４３２、ポリマ薄膜４３３、およびゾルゲルＴｉＯ２４３４の幅は、４μｍである。
【００４９】
このように、コア４２は、基板１の法線方向からポリマ薄膜４２３を２つのゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４によって挟み込んだ構造からなる。また、コア４３は、基板１の法線方向からポリマ薄膜４３３を２つのゾルゲルＴｉＯ２４３２，４３４によって挟み込んだ構造からなる。
【００５０】
したがって、コア４２，４３は、相互に同じ構造からなる。
【００５１】
図４は、図１に示すＢ方向から見たコア４２の側面図である。図４を参照して、ポリマ薄膜４２３は、光変調器１０の長さ方向ＤＲ１において、ゾルゲルＴｉＯ２４２２中に埋め込まれており、その両端がテーパ構造になっている。
【００５２】
なお、ポリマ薄膜４２３が形成されていない部分におけるＴｉＯ２４２２の膜厚は、１００ｎｍである。
【００５３】
また、コア４３の側面図も、図４に示すコア４２の側面図と同じ側面図からなる。
【００５４】
図５から図８は、それぞれ、図１に示す光変調器１０の製造方法を説明するための第１から第４の工程図である。
【００５５】
図５を参照して、光変調器１０の製造が開始されると、酸素（Ｏ２）ガスを用いてシリコン基板１１を１０００℃の温度で酸化し、シリコン基板１１の一主面にＳｉＯ２膜１２を形成する。これによって、基板１が作製される（工程（ａ）参照）。
【００５６】
その後、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉの多層膜をＳｉＯ２膜１２上に蒸着して電極２をＳｉＯ２膜１２上に形成する（工程（ｂ）参照）。
【００５７】
引き続いて、ＭＡＰＴＭＳとＺｒＰＯ（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ（ＩＶ）−ｎ−ｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）とのモル比ＭＡＰＴＭＳ／ＺｒＰＯを９５％／５％に設定したゾルゲルシリカ溶液を作製し、その作製したゾルゲルシリカ溶液をスピンコートによって電極２上に塗布する。この場合、塗布したゾルゲルシリカ溶液の厚みは、クラッド３（側面クラッド）の厚みに相当する厚みである。
【００５８】
そして、１５０℃の温度で１時間、ゾルゲルシリカ溶液をベーキングしてゾルゲルガラス２１を電極２上に形成する（工程（ｃ）参照）。
【００５９】
図６を参照して、工程（ｃ）の後、水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）からなるＵＶ光をマスク２２を介してゾルゲルガラス２１に照射する。この場合、マスク２２は、ガラス２２１と、クロム（Ｃｒ）膜２２２とからなる。そして、Ｃｒ膜２２２は、ガラス２２１の一主面２２１Ａに形成されている。また、Ｃｒ膜２２２は、ｉ線からなるＵＶ光を遮断する。さらに、ＵＶ光の照射強度は、１１ｍＷ／ｃｍ２であり、照射時間は、１０分間である。これによって、ゾルゲルシリカ２１の一部分２１１以外の部分にＵＶ光が照射される（工程（ｄ）参照）。
【００６０】
そして、ゾルゲルシリカ２１の一部分２１１をウエットエッチングによって除去し、コア４が形成されるクラッド３の領域に穴２３を形成する（工程（ｅ）参照）。これによって、クラッド３が形成される。この場合、ウエットエッチングは、試料をイソプロピルアルコール中に３０秒〜１分の間、浸漬することによって行なわれる。
【００６１】
その後、コア４を穴２３中に形成する（工程（ｆ）参照）。コア４の詳細な形成工程については後述する。
【００６２】
図７を参照して、工程（ｆ）の後、Ａｕをスパッタリングし、試料の全面にＡｕ薄膜３０を形成する（工程（ｇ）参照）。
【００６３】
そして、フォトレジスト４０をＡｕ薄膜３０の全面にスピンコートによって塗布する。その後、その塗布したフォトレジスト４０にマスク２４を用いてＵＶ光を照射する（工程（ｈ）参照）。この場合、マスク２４は、ガラス２４１と、Ｃｒ膜２４２，２４３とからなる。そして、Ｃｒ膜２４２，２４３は、ガラス２４１の一主面２４１Ａに形成されている。ＵＶ光を照射した後、フォトレジスト４０をパターンニングする。
【００６４】
そうすると、フォトレジスト４０のうち、ＵＶ光が照射された部分を除去し、レジストパターン３１，３２を形成する（工程（ｉ）参照）。
【００６５】
引き続いて、２．５ｇの沃素と、５．０ｇの沃化カリウムとの水溶液によってＡｕ薄膜３０をエッチングし、コア４上にそれぞれ電極５，６を形成する。
【００６６】
そして、試料をガラス遷移温度（例えば、１５０℃）に加熱した状態で、ポリマ薄膜４２３，４３３へ印加される電界が１００〜１５０Ｖ／μｍとなる電圧を電極２と電極５，６との間に印加する。その後、電圧を印加した状態で試料を冷却する。これによって、光変調器１０が完成する（工程（ｊ）参照）。
【００６７】
図９から図１１は、それぞれ、図６に示す工程（ｆ）の詳細な工程を説明するための第１から第３のサブ工程図である。
【００６８】
なお、図９から図１１は、コア４のうち、コア４１，４２，４４の部分を作製する工程を示すが、実際には、コア４２の作製と同時にコア４３の部分も作製される。
【００６９】
図９を参照して、工程（ｅ）の後、クラッド３の一部分からなるゾルゲルガラス４２１上にゾルゲルＴｉＯ２溶液をスピンコートに塗布し、その塗布したゾルゲルＴｉＯ２溶液を４２５℃で１時間加熱する。これによって、１００ｎｍのゾルゲルＴｉＯ２２５が形成される（サブ工程（ｆ１）参照）。
【００７０】
そして、フォトレジスト２６をゾルゲルＴｉＯ２２５上にスピンコートによって塗布し（サブ工程（ｆ２）参照）、グレースケールマスク２７を介してＵＶ光をフォトレジスト２６に照射する（サブ工程（ｆ３）参照）。この場合、グレースケールマスク２７のうち、部分２７１，２７５は、ＵＶ光を透過せず、部分２７２，２７４は、ＵＶ光の一部を透過し、部分２７３は、ＵＶ光の全体を透過する。
【００７１】
図１０を参照して、サブ工程（ｆ３）の後、フォトレジスト２６をデベロッピングし、レジストパターン２８を形成する（サブ工程（ｆ４）参照）。
【００７２】
そして、レジストパターン２８をマスクとして用い、ＣＦ４＋Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチングによってゾルゲルＴｉＯ２２５をエッチングする（サブ工程（ｆ５）参照）。この場合、試料の温度は、２５℃であり、エッチング深さは、５０ｎｍである。
【００７３】
その後、レジストパターン２８を除去すると、ゾルゲルＴｉＯ２４２２が形成される（サブ工程（ｆ６）参照）。
【００７４】
図１１を参照して、サブ工程（ｆ６）の後、ゾルゲルＴｉＯ２４２２の凹部に、ＰＭＭＡにクロモフォアをドープした電気光学ポリマ溶液（溶媒：たとえば、サイクロペンタノン）をスピンコートによって塗布する。そして、電気光学ポリマ溶液を真空オーブンで８０℃の温度に８時間以上加熱する。これによって、ポリマ薄膜４２３が、ゾルゲルＴｉＯ２４２２中に形成される（サブ工程（ｆ７）参照）。
【００７５】
その後、ゾルゲルＴｉＯ２溶液をスピンコートによってゾルゲルＴｉＯ２４２２およびポリマ薄膜４２３上に塗布する。そして、ゾルゲルＴｉＯ２溶液を真空オーブン中で１４０〜２００℃の温度で１時間加熱する。これによって、ゾルゲルＴｉＯ２４２４が形成される（サブ工程（ｆ８）参照）。
【００７６】
引き続いて、ゾルゲルガラスカ溶液をスピンコートによってゾルゲルＴｉＯ２４２４上に塗布し、その塗布したゾルゲルガラス溶液を真空オーブン中で１５０℃の温度で１時間
加熱する。これによって、ゾルゲルガラス４２５が形成される（サブ工程（ｆ９）参照）。
【００７７】
これによって、工程（ｆ）が終了する。
【００７８】
図１２は、光変調器１０の動作を説明するための模式図である。図１２を参照して、電圧が電極５，６に印加されていない場合、コア４の端面４Ａから入射した光は、コア４１中を直進し、その後、コア３１の分岐部分４１１，４１２へ分岐される。
【００７９】
そして、分岐部分４１１へ分岐された光は、分岐部分４１１を進行し、コア４２中を進行する。また、分岐部分４１２へ分岐された光は、分岐部分４１２を進行し、コア４３中を進行する。
【００８０】
その後、コア４２中を進行した光は、コア４４の分岐部分４４１を進行し、コア４３中を進行した光は、コア４４の分岐部分４４２を進行する。
【００８１】
そうすると、分岐部分４４１を進行した光は、分岐部分４４１と分岐部分４４２との接続部で分岐部分４４２を進行した光と強め合って合成される。その後、合成された光は、コア４４中を進行し、光変調器１０の外部へ放射される（図１２の（ａ）参照）。
【００８２】
一方、電圧が電極５，６に印加されている場合、コア４２を通過して分岐部分４４１を進行する光の位相は、コア４３を通過して分岐部分４４２を進行する光の位相と１８０°異なる。
【００８３】
その結果、分岐部分４４１を進行した光は、分岐部分４４１と分岐部分４４２との接続部で分岐部分４４２を進行した光と打ち消し合う。したがって、光変調器１０は、光を外部へ放射しない（図１２の（ｂ）参照）。
【００８４】
このように、光変調器１０は、デジタル信号の“１”に応じて電極５，６に電圧を印加せず、デジタル信号の“０”に応じて電極５，６に電圧を印加することによって、デジタル信号によって変調された光を外部へ放出する。
【００８５】
そして、電極５に印加される電圧は、電極６に印加される電圧と絶対値が同じであり、極性が逆である電圧である。このように、互いに逆極性の電圧を電極５，６に印加することによって、本来、印加すべき電圧の絶対値の半分の値からなる電圧を極性を互いに逆にして電極５，６に印加すればよく、消費電力を低減できる。
【００８６】
図１３は、コア４２の近傍の拡大断面図である。図１３を参照して、コア４２は、クラッド３中、より詳細には電極２に接するゾルゲルガラス４２１と電極５に接するゾルゲルガラス４２５との間に、ゾルゲルＴｉＯ２４２２、ポリマ薄膜４２３、およびゾルゲルＴｉＯ２４２４を順次積層した構造からなる。
【００８７】
そして、ポリマ薄膜４２３は、上述したように、５０ｎｍの膜厚を有するので、２つのゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４は、近接して配置されることになる。そして、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４の屈折率は、ポリマ薄膜４２３の屈折率よりも大きいので、コア４２に入射した光は、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４中を伝搬する。
【００８８】
この場合、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４の膜厚は、上述したように、５０ｎｍであり、薄いので、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４中を伝搬する光は、ポリマ薄膜４２３中へ染み出す。
【００８９】
そうすると、ゾルゲルＴｉＯ２４２２からの光の染み出し部分は、ゾルゲルＴｉＯ２４２４からの染み出し部分と重ね合わされ、光は、２つのゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４間に閉じ込められる。
【００９０】
したがって、ゾルゲルガラス４２１、ゾルゲルＴｉＯ２４２２、ポリマ薄膜４２３、ゾルゲルＴｉＯ２４２４およびゾルゲルガラス４２５を基板１に垂直な方向へ積層することによって、光が伝搬する２つのゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４の膜厚を薄くしても、光を２つのゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４間に閉じ込めることができる。
【００９１】
また、コア４２は、ゾルゲルＴｉＯ２４２２、ポリマ薄膜４２３、およびゾルゲルＴｉＯ２４２４を順次積層した構造からなるので、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４間の間隔をポリマ薄膜４２３の膜厚によって制御できる。
【００９２】
同様に、コア４３においても、ゾルゲルガラス４３１とゾルゲルガラス４３５との間に、ゾルゲルＴｉＯ２４３２、ポリマ薄膜４３３、およびゾルゲルＴｉＯ２４３４を基板１に垂直な方向へ積層することによって、２つのゾルゲルＴｉＯ２４３２，４３４の膜厚を薄くしても、光を２つのゾルゲルＴｉＯ２４３２，４３４間に閉じ込めることができる。
【００９３】
その結果、電極２，５間の距離および電極２，６間の距離を縮めることができ、印加する電圧を低くできる。
【００９４】
光変調器１０においては、上述したように、ゾルゲルガラス４２１、ゾルゲルＴｉＯ２４２２、ポリマ薄膜４２３、ゾルゲルＴｉＯ２４２４およびゾルゲルガラス４２５の全体の膜厚、およびゾルゲルガラス４３１、ゾルゲルＴｉＯ２４３２、ポリマ薄膜４３３、ゾルゲルＴｉＯ２４３４およびゾルゲルガラス４３５の全体の膜厚は、１０００ｎｍよりも薄いので、電極２，５間および電極２，６間に印加する電圧は、従来の光変調器に比べ、１０００分の１程度（＝０．６５ｍＶ〜６．５ｍＶ）まで低減される。
【００９５】
なお、この発明の実施の形態においては、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４，４３２，４３４に代えてＳｉ薄膜を用いてもよい。
【００９６】
また、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４，４３２，４３４に代えてＳｉ薄膜を用いた場合、光変調器１０は、上述したサブ工程（ｆ１），（ｆ８）においてアモルファスシリコン膜を形成することによって製造される。
【００９７】
上記においては、コア４２，４３の各々は、ポリマ薄膜４２３，４３３をそれぞれ２つのゾルゲルＴｉＯ２４２２，４２４および２つのゾルゲルＴｉＯ２４３２，４３４によって挟み込んだ構造からなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、コア４２，４３の各々は、一般的には、屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する薄膜ＴＨ１が屈折率ｎ１を有する２つの薄膜ＴＨ２によって挟み込められ、かつ、光が２つの薄膜ＴＨ２間に閉じ込められた構造からなっていればよい。
【００９８】
この発明の実施の形態においては、電極２は、「底部電極」を構成し、電極５は、「第１の上部電極」を構成し、電極６は、「第２の上部電極」を構成する。
【００９９】
また、この発明の実施の形態においては、コア４１は、「第１のコア」を構成し、コア４４は、「第２のコア」を構成し、コア４２は、「第３のコア」を構成し、コア４３は、「第４のコア」を構成する。
【０１００】
さらに、この発明の実施の形態においては、ゾルゲルＴｉＯ２４２２，４３２の各々は、「第１の薄膜」を構成し、ポリマ薄膜４２３，４３３の各々は、「第２の薄膜」を構成し、ゾルゲルＴｉＯ２４２４，４３４の各々は、「第３の薄膜」を構成する。
【０１０１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
この発明は、電極間隔を狭くすることが可能な光変調器に適用される。
【符号の説明】
【０１０３】
１  基板、２，５，６  電極、３  クラッド、１０  光変調器、１１  シリコン基板、１２  ＳｉＯ２膜、４２，４３  コア、４２１，４３１，４２５，４３５  ゾルゲルガラス、４２２，４２４，４３２，４３４  ゾルゲルＴｉＯ２、４２３，４３３  ポリマ薄膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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